Principio de funcionamiento y aplicación del termómetro infrarrojo
Teoría básica de infrarrojos
En 1672, se descubrió que la luz del sol (luz blanca) se compone de luz de varios colores. Al mismo tiempo, Newton llegó a la conclusión de que la luz monocromática es de naturaleza más simple que la luz blanca. Use un prisma dicroico para descomponer la luz solar (luz blanca) en luces monocromáticas de rojo, naranja, amarillo, verde, azul, azul, púrpura, etc. En 1800, el físico británico FW Huxel descubrió los rayos infrarrojos cuando estudió varias luces de colores del punto de vista térmico. Cuando estaba estudiando el calor de varios colores de luz, bloqueó deliberadamente la única ventana de la habitación oscura con una placa oscura, abrió un orificio rectangular en la placa y se instaló un prisma divisor de haz en el orificio. Cuando la luz del sol pasa a través del prisma, se descompone en bandas de luz de colores y se usa un termómetro para medir el calor contenido en diferentes colores en las bandas de luz. Para comparar con la temperatura ambiente, Huxel usó varios termómetros colocados cerca de la banda de luz coloreada como termómetros comparativos para medir la temperatura ambiente. Durante el experimento, descubrió accidentalmente un fenómeno extraño: un termómetro colocado fuera de la luz rojiza tenía un valor más alto que otras temperaturas en la habitación. A través de prueba y error, esta llamada zona de alta temperatura con más calor siempre se ubica fuera de la luz roja en el borde de la banda de luz Z. Así que anunció que además de la luz visible, también hay una "línea caliente". " invisible al ojo humano en la radiación emitida por el sol. Esta "línea caliente" invisible se encuentra fuera de la luz roja y se llama luz infrarroja. El infrarrojo es un tipo de onda electromagnética, que tiene la misma esencia que las ondas de radio y la luz visible. El descubrimiento de los infrarrojos es un salto en la comprensión humana de la naturaleza y ha abierto un nuevo camino amplio para la investigación, la utilización y el desarrollo de la tecnología infrarroja.
La longitud de onda de los rayos infrarrojos está entre 0.76 y 100 μm. Según el rango de longitud de onda, se puede dividir en cuatro categorías: infrarrojo cercano, infrarrojo medio, infrarrojo lejano e infrarrojo lejano extremo. Su posición en el espectro continuo de ondas electromagnéticas es el área entre las ondas de radio y la luz visible. . La radiación infrarroja es una de las radiaciones electromagnéticas más extensas de la naturaleza. Se basa en el hecho de que cualquier objeto producirá sus propios movimientos moleculares y atómicos irregulares en un entorno convencional, e irradiará continuamente energía infrarroja térmica, moléculas y átomos. Cuanto más intenso es el movimiento, mayor es la energía radiada y viceversa, menor es la energía radiada.
Los objetos con una temperatura superior a cero emitirán rayos infrarrojos debido a su propio movimiento molecular. Después de que el detector infrarrojo convierte la señal de potencia radiada por el objeto en una señal eléctrica, la señal de salida del dispositivo de imágenes puede simular completamente la distribución espacial de la temperatura de la superficie del objeto escaneado uno por uno. Después de ser procesado por el sistema electrónico, se transmite a la pantalla de visualización y se obtiene la imagen térmica correspondiente a la distribución de calor en la superficie del objeto. Usando este método, es posible realizar la imagen de estado térmico de larga distancia y la medición de temperatura del objetivo y analizar y juzgar.
Principio de cámara termográfica
La cámara termográfica infrarroja utiliza un detector de infrarrojos, una lente de objetivo de imagen óptica y un sistema de escaneo óptico-mecánico (la tecnología de plano focal avanzada actual omite el sistema de escaneo óptico-mecánico) para recibir el patrón de distribución de energía de radiación infrarroja del objetivo medido y reflejarlo en el sensor fotosensible. del detector de infrarrojos. En el elemento, entre el sistema óptico y el detector de infrarrojos, hay un mecanismo de escaneo óptico-mecánico (la cámara termográfica de plano focal no tiene este mecanismo) para escanear la imagen térmica infrarroja del objeto medido y enfocar la unidad o el detector espectroscópico. El detector convierte la energía de radiación infrarroja en una señal eléctrica, y la imagen térmica infrarroja se muestra en una pantalla de TV o un monitor después del procesamiento de amplificación, la conversión o una señal de video estándar. Este tipo de imagen térmica corresponde al campo de distribución térmica en la superficie del objeto; es esencialmente la distribución de imagen térmica de la radiación infrarroja de cada parte del objeto objetivo medido. Debido a que la señal es muy débil, en comparación con la imagen de luz visible, carece de capas y tridimensionalidad. Por lo tanto, para juzgar el campo de distribución de calor infrarrojo del objetivo medido de manera más efectiva durante la operación real, a menudo se usan algunas medidas auxiliares para aumentar las funciones prácticas del instrumento, como el brillo de la imagen, control de contraste, corrección estándar real, falso reproducción de color y otras tecnologías
El desarrollo de las cámaras termográficas
En 1800, el físico británico FW Huxel descubrió el infrarrojo, lo que abrió un amplio camino para la aplicación humana de la tecnología infrarroja. En la Primera Guerra Mundial, los alemanes utilizaron tubos de cambio de imagen infrarrojos como dispositivos de conversión fotoeléctrica para desarrollar dispositivos de visión nocturna activa y equipos de comunicación por infrarrojos, lo que sentó las bases para el desarrollo de la tecnología infrarroja.
Después de la Segunda Guerra Mundial, la primera generación de dispositivos de imágenes infrarrojas para el campo militar fue desarrollada por Texas Instruments Corporation de los Estados Unidos después de casi un año de exploración. Se llama Sistema de búsqueda de infrarrojos (FLIR), que utiliza el sistema mecánico óptico para escanear la radiación infrarroja del objetivo medido. El detector de fotones recibe señales de radiación infrarroja bidimensional y, después de la conversión fotoeléctrica y una serie de procesamiento de instrumentos, se forma una señal de imagen de video. La forma original de este sistema es un registrador automático de distribución de temperatura en tiempo no real. Más tarde, con el desarrollo de detectores de fotones de mercurio dopado con germanio y antimoniuro de indio en la década de 1950, comenzaron a aparecer el escaneo de alta velocidad y la visualización en tiempo real de imágenes térmicas objetivo. sistema.
